truyền thông đa phương tiện đích đến không xác định trong mạng vanet

TRNG I HC BCH KHOA H NI VIN IN T - VIN THễNG N TT NGHIP I HC ti: TRUYN THễNG A PHNG TIN CH N KHễNG XC NH TRONG MNG VANET Sinh viờn thc hin: BI C VIT Lp T2 K51 V èNH TUN Lp T3 K51 Ging viờn hng dn: TS. TRN NGC LAN H Ni, 5/2011 TRNG I HC BCH KHOA H NI VIN IN T - VIN THễNG b ù i đ ứ c v i ệ t - đ t 2 k 5 1 t r u y ề n t h ô n g đ a p h ơ n g t i ệ n đ í c h đ ế n 5 / 2 0 1 1 v ũ đ ì n h t u ấ n - đ t 3 k 5 1 k h ô n g x á c đ ị n h t r o n g m ạ n g v a n e t ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN ĐÍCH ĐẾN KHÔNG XÁC ĐỊNH TRONG MẠNG VANET Sinh viên thực hiện: BÙI ĐỨC VIỆT Lớp ĐT2 K51 VŨ ĐÌNH TUẤN Lớp ĐT3 K51 Giảng viên hướng dẫn: TS. TRẦN NGỌC LAN Cán bộ phản biện: Hà Nội, 5/2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: BÙI ĐỨC VIỆT Số hiệu sinh viên: 20063728 Họ và tên sinh viên: VŨ ĐÌNH TUẤN Số hiệu sinh viên: 20063535 Khoá: 51 Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: Điện tử - Viễn Thông Đầu đề đồ án: Truyền thông đa phương tiện đích đến không xác định trong mạng VANET 1. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: …………………………………… …………………………………………… …… ……………………………… …… ……………………………………………………………………………………………………………………………….… ……………………… ……………………………………………………………………………………. 2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: ……………………………………………………………………………………………………………… …. …………………………………………………………………………………………………………………………………… …. …………………………………………………………………………………………………………………………………… … 3. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): ……………………………………………………………………………………………………………………… …. ……………………………………………………………………………………………………………. 4. Họ tên giảng viên hướng dẫn: TS. TRẦN NGỌC LAN 5. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ………………………………………………….…………… 6. Ngày hoàn thành đồ án: ……………………………………………………………………… ……… Ngày tháng năm Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm Cán bộ phản biện BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : BÙI ĐỨC VIỆT Số hiệu sinh viên: 20063728 Họ và tên sinh viên : VŨ ĐÌNH TUẤN Số hiệu sinh viên: 20063535 Ngành: Điện tử - Viễn thông Khoá: 51 Giảng viên hướng dẫn: TS. TRẦN NGỌC LAN Cán bộ phản biện: 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: 2. Nhận xét của cán bộ phản biện: Ngày tháng năm Cán bộ phản biện ( Ký, ghi rõ họ và tên ) Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU *** Trong những năm trở lại đây, công nghệ truyền thông không dây ngày càng phát triển và đạt được nhiều thành tựu, đáng kể phải nói đến các ứng dụng truyền thông đa phương tiện trên mạng ad-hoc. Mạng ad-hoc là mạng vô tuyến phân tán, hoạt động không cần cơ sở mạng hỗ trợ mà chỉ dựa trên việc tự thiết lập và cấu hình của các thiết bị tham gia. Do đó đặc điểm của mạng ad-hoc là có thể giúp con người trao đổi thông tin mà không cần cơ sở hạ tầng mạng. Tuy nhiên truyền thông trên mạng ad hoc gặp rất nhiều khó khăn: sự kém ổn định của kênh truyền, sự di chuyển của các nút mạng dẫn tới topo mạng thay đổi liên tục, v.v Sự phát triển của các ứng dụng trên mạng ad hoc kéo theo nhu cầu phát triển các giao thức định tuyến để truyền tải thông tin trong mạng này. Sau một thời gian làm việc cố gắng trên phòng Lab411, em đã tập trung nghiên cứu về phát triển giao thức định tuyến cho mạng ad-hoc và đã đạt được một số kết quả nhất định. Dưới đây, em xin trình bày kết quả đồ án tốt nghiệp với đề tài: “TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN ĐÍCH ĐẾN KHÔNG XÁC ĐỊNH TRONG MẠNG VANET”. Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới: • Cô giáo TS. Trần Ngọc Lan • Thầy giáo TS. Phạm Văn Tiến • Nhóm nghiên cứu và phát triển của phòng Lab 411 • Khoa Điện Tử - Viễn Thông, trường ĐH Bách Khoa Hà Nội đã hỗ trợ chúng em trong quá trình nghiên cứu. Sinh viên thực hiện BÙI ĐỨC VIỆT - VŨ ĐÌNH TUẤN Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 1 Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51 Đồ án tốt nghiệp TÓM TẮT ĐỒ ÁN “Truyền thông đa phương tiện đích đến không xác định trong mạng VANET”. Mục đích cuối cùng của việc nghiên cứu mạng VANET đó là tạo ra một môi trường cho những người tham gia giao thông có thể giao tiếp đa phương tiện với nhau trong điều kiện thuận lợi nhất, với chất lượng cao nhất. Điều tối quan trọng của truyền thông trong mạng VANET là định tuyến, và các nghiên cứu trên thế giới đã đáp ứng rất tốt điều này, khi sử dụng hệ thống IP để định tuyến tìm người dùng đầu cuối. Các nghiên cứu về điều khiển phiên phân tán, mã hóa video cũng đã giúp chất lượng truyền đa phương tiện trong mạng VANET rất tốt. Tuy nhiên khi các yếu tố cơ bản của truyền thông đã thực hiện được, nhu cầu người dùng vẫn không ngừng tăng cao, người dùng sẽ muốn thông tin tới nhau với những nhu cầu đặc biệt hơn. Đó là trường hợp khi người dùng không hề biết trước người kia, nhu cầu của người dùng là thông tin tới một người dùng bất kì nào khác, thỏa mãn một điều kiện cho trước. Đề tài “Truyền thông đa phương tiện đích đến không xác định trong mạng VANET” được xây dựng nhằm giải quyết vấn đề này. Đồ án tập trung nghiên cứu và đưa ra một giao thức cho phép người dùng có thể yêu cầu và thiết lập phiên thông tin theo nhu cầu vị trí với một người dùng không biết trước. Giao thức được thiết kế theo mô hình phân tán hoàn toàn, không hề có một máy chủ nào quản lí tập hợp ánh xạ location – identity để dẫn đường và việc tìm peers hoàn toàn do các users ngang hàng thực hiện. Sản phẩm đầu ra là phần mềm chạy trên các bo nhúng thực tế và bộ plugins cho mô phỏng NS2 phục vụ các nghiên cứu xa hơn sau này. Kết quả thu được ở cả hai dạng: thí nghiệm thực và mô phỏng. Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 2 Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51 Đồ án tốt nghiệp Đồ án bao gồm 5 phần: Chương 1: Đặt vấn đề Chương này nêu ngắn gọn khái niệm về mạng Ad-hoc và mạng VANET. Sau đó đề cập đến nhu cầu thực tế của việc thực hiện đề tài. Chương 2: Hệ thống tìm kiếm thông tin theo vị trí Chương này trình bày ý tưởng mới về định tuyến để giải quyết vấn đề được nêu ra ở chương 1. Sơ đồ thiết kế tổng thể toàn bộ hệ thống cũng được đưa ra trong chương này. Chương 3: Thực thi thiết kế Chương này trình bày chi tiết từng module của hệ thống, bao gồm thuật toán định tuyến cốt lõi và các cơ chế đi kèm để nâng cao chất lượng hệ thống. Chương 4: Thí nghiệm và đánh giá kết quả Chương này trình bày các thí nghiệm và đánh giá chất lượng của hệ thống. Thí nghiệm được trình bày ở cả hai dạng là mô phỏng và thực tế. Kết luận chung Phần này đưa ra các nhận xét về hệ thống, đánh giá mức độ hoàn thành so với yêu cầu thiết kế được nêu ở chương 1. Ngoài ra, chương này còn đưa ra phương hướng và ý tưởng cho các phương án phát triển tiếp theo của hệ thống. Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 3 Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51 Đồ án tốt nghiệp ABSTRACT “Multimedia data delivery with undetermined destintation in VANET” The final aim of VANET research projects is providing an environment for road participants to communicate with others in the best condition and quality. The most important part in VANET obviously is routing. Research in the world nowadays has efficiently met this requirement by using IP network to find route between nodes in VANET. Research about distributed control, video coding have also contributed in transmision quality enhancement. However, when basic requirements of VANET communication are fulfilled, users will demand to connect to each others in more challenging condition. It is the case when a user, without knowing any information about it, tries to communicate with any of other users which satisfies a given condition,. The thesis “Multimedia data delivery with undetermined destintation in VANET” is constructed to solve this problem. It focuses on research and introducing a protocol that allows users to request and intiate communication sesions with unknown users on demand of location. The protocol is designed based on distributed model, with no server in responsibility of location-identity mapping management and the peer finding process is totally accomplished by users. The output products are softwares running on embedded boards and NS2 simulation plugins for further research. The results are collected in two forms: experiments and simulations. The thesis includes 5 sections: Chapter 1: Introduction This chapter briefly mentions the concept of ad-hoc networks and VANET. It then refers to the actual needs of the implementation of the subject. Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 4 Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51 Đồ án tốt nghiệp Chapter 2: Location-demanded data delivery system This chapter presents an innovative idea about routing in order to resolve the problem proposed in chapter 1. The design of the whole system is also introduced in this chapter. Chương 3: Design Implementation This chapter provides detailed explanations of every modules of the system, including the core routing algorithm and associated mechanisms for improving the quality of the system. Chương 4: Experiments and Result Evaluations This chapter describes experiments and evaluates the results to provide an assessment of system performance. Some simulations are also includes in this chapter. Conclusion This section offers remarks about the system and assess the degree of completion than the design requirements outlined in Chapter 1. In addition, this chapter also gives directions and ideas for further developments of the system. Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 5 Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51 Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 TÓM TẮT ĐỒ ÁN 2 ABSTRACT 4 MỤC LỤC 6 DANH MỤC HÌNH VẼ 7 DANH MỤC BẢNG BIỂU 9 DANH MỤC CÔNG THỨC 10 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT 11 CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 13 CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG TÌM KIẾM THÔNG TIN VANET THEO VỊ TRÍ 19 KẾT CHƯƠNG 42 CHƯƠNG 3. THỰC THI THIẾT KẾ 43 KẾT CHƯƠNG 66 CHƯƠNG 4. THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 67 KẾT CHƯƠNG 97 KẾT LUẬN CHUNG 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Trang 6 Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51 [...]... nghiệp Thông tin trao đổi trong mạng VANET bao gồm thông tin về lưu lượng xe cộ, tình trạng kẹt xe, tai nạn giao thông, nguy hiểm cần tránh và cả những dịch vụ thông thường như dịch vụ đa phương tiện, Internet để cung cấp liên lạc giữa các xe cộ ở gần nhau và với các thiết bị cố định (hay các thiết bị bên đường) Tuy nhiên việc truyền thông tin trong mạng VANET rất thách thức Hình 1-1 Mô hình mạng Vanet. .. tính riêng biệt của mạng adhoc so với các mạng không dây truyền thống như các mạng chia ô và mạng WLAN, trong đó các nút (ví dụ như các thuê bao điện thoại di động) giao tiếp với nhau thông qua các trạm vô tuyến cơ sở Mạng ad-hoc triển vọng sẽ làm cách mạng hóa thông tin không dây trong một vài năm tới bằng việc bổ sung thêm vào các mô hình mạng truyền thống như Internet, hay truyền thông vệ tinh Bằng... bày ý tưởng và thiết kế tổng thể của hệ thống tìm kiếm thông tin VANET theo vị trí Trong chương này, vai trò của định tuyến trong mạng VANET sẽ được nhấn mạnh, các phương pháp định tuyến và phương án định tuyến được lựa chọn cho hệ thống cũng được giải thích cặn kẽ Phần tiếp theo sẽ mô tả ý tưởng chính là định tuyến không dựa trên một đích đến xác định trước Cuối cùng là sơ đồ tổng thể toàn bộ hệ thống... 23 Đồ án tốt nghiệp cơ chế xác định hướng di chuyển và khoảng cách của các nút để giảm bớt các gói tin gửi đi không cần thiết, tăng hiệu quả truyền thông 2.1.3 Lựa chọn giao thức định tuyến GPSR Trong các mô hình mạng thông thường, vị trí của các node thường cố định nên topo mạng ít khi có sự thay đổi và mạng hoạt động tương đối ổn định Trong mạng VANET, vị trí các node mạng luôn thay đổi, khi đó một... sẻ hình ảnh Các chức năng này khi đưa vào mạng giao thông có thể giúp các phương tiện cảnh báo tắc đường, cảnh báo tai nạn… Để thực hiện được các pha liên lạc này, điều tất yếu phải cần một giao thức định tuyến 1.2 Nhu cầu truyền thông đa phương tiện đích đến không xác định 1.2.1 Bài toán thực tế Bài toán đặt ra khi người dùng đối mặt trường hợp sau Người dùng đang đi trên đường và nhìn thấy phía trước... quyết định chọn đường chính xác Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51 Trang 16 Đồ án tốt nghiệp Bảng 1-1 Nhu cầu định tuyến theo vị trí Về mặt lí thuyết, chỉ cần thực hiện được việc định tuyến qua mạng ad-hoc đến người dùng B là người dùng A có thể trao đổi thông tin Với các giao thức đã phát triển trong nghiên cứu về mạng VANET, việc định tuyến qua mạng adhoc, thiết lập phiên và truyền đa phương. .. Protocol V VANET: Vehicular Ad-hoc Network W WLAN: Wireless LAN Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51 Trang 12 Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ *** 1.1 Giới thiệu mạng Ad-hoc, mạng Vanet 1.1.1 Mạng Ad-hoc Mạng Ad-hoc là là một kiểu mạng thông tin không dây Công nghệ này cho phép các nút mạng truyền trực tiếp với nhau sử dụng bộ thu phát không dây mà không cần bất cứ một cơ sở hạ tầng cố định. .. nhanh, thuật toán không quá phức tạp phù hợp với việc thay đổi vị trí liên tục trong mạng VANET • Số lượng bản tin trao đổi nhỏ thích ứng với điều kiện tài nguyên băng thông hạn chế trong mạng VANET • Tích hợp các ứng dụng truyền đa phương tiện và giao thức định tuyến thành một hệ thống hợp nhất, đảm bảo tối ưu hiệu quả tính toán • Tuyến được lựa chọn đảm bảo chất lượng dịch vụ đường truyền chấp nhận... bị chính trong mô hình mạng Vanet là OBU và RSU OBU (On-board Unit) là thiết bị gắn trên các phương tiện di chuyển phụ trách việc liệc lạc qua mạng adhoc của phương tiện RSU (Road-side Unit) là các thiết bị đặt cố định trên đường, Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Vũ Đình Tuấn - ĐT2 K51 Trang 15 Đồ án tốt nghiệp chịu trách nhiệm liên lạc với phương tiện lưu thông qua mạng adhoc, liên hệ với tổng đài qua mạng di... các nỗ lực cứu hộ được hợp tác thành công mà không cần thiết lập lại các cơ sở viễn thông cố định 1.1.2 Mạng Vanet và mô hình nghiên cứu Vehicular Ad hoc Network (VANET) là mạng tự tổ chức, được tạo thành từ các phương tiện xe cộ lưu thông trên đường Mỗi phương tiện tham gia vào mạng được trang bị thiết bị thu/phát để có thể liên lạc, chia sẻ và trao đổi thông tin lẫn nhau Bùi Đức Việt - ĐT2 K51 Vũ . viên: 20063535 Khoá: 51 Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: Điện tử - Viễn Thông Đầu đề đồ án: Truyền thông đa phương tiện đích đến không xác định trong mạng VANET 1. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ……………………………………. thức định tuyến cho mạng ad-hoc và đã đạt được một số kết quả nhất định. Dưới đây, em xin trình bày kết quả đồ án tốt nghiệp với đề tài: “TRUYỀN THÔNG ĐA PHƯƠNG TIỆN ĐÍCH ĐẾN KHÔNG XÁC ĐỊNH TRONG. tiện đích đến không xác định trong mạng VANET . Mục đích cuối cùng của việc nghiên cứu mạng VANET đó là tạo ra một môi trường cho những người tham gia giao thông có thể giao tiếp đa phương tiện với